Rigol DS2072A fan modificatie

Eerst maar een algemene beschrijving van koeling in de DS2072A.
De scope gebruikt aan 28W, die vrijwel geheel in warmte wordt omgezet. Er moet dus gekoeld worden, die warmte moet eruit.
De achter-, boven- en onderkant van de kast zijn vrijwel dicht. Links en rechts bevind zich een roostertje. Achter het linker (tov voorkant) roostertje zit een fan.

Met de kunststof achterkant verwijderd is de binnenbehuizing zichtbaar. Ook deze is achter, boven en onder dicht. De koele lucht komt door een rooster rechts binnen en wordt links opgewarmd uitgeblazen.

De opening van de fan wordt nog deels afgeschermd een geintegreerd rooster waarachter de 60mm fan met de bekende zelftappers geschroefd zit.
Onder de metalen kap zit aan de achterkant de voedingsmodule, ook weer onder een metalen kap, die wel aan alle zijden geperforeerd is, zodat de koellucht erbij kan.
De voorzijde van de scope is binnen geheel bedekt met de PCB. Hierop zijn een tweetal IC's voorzien van een forse koelvin, die gericht is op de luchtstroom.

Door de keuze van geforceerde koeling zonder extra convectie is de fan een kritisch onderdeel van de scope geworden. Uitval of blokkering resulteert vrij snel in een defecte scope. Dit vraagt om een fan met hoge betrouwbaarheid en duurzaamheid.

Ha markce,

Goed om te zien dat er weer een informatief topic opgezet wordt!

De opzet van de koeling van mijn Rigol DSA815 is identiek. Het lijkt zelfs of ze hetzelfde ijzerwerk gebruikt hebben.

groet, Gertjan.

Ha Gertjan, bedankt, al een lezer!
Altijd goed te weten dat er geïnteresseerden zijn.

het scheelt vaak al veel om de fan in rubbers te hangen, zodat de behuizing geen klankkast meer is. samen met de fabrieksfan eruit smijten, en een goede papst fan erin te hangen. die hebben goede lagers, en niet van die plastic glijlagers. als het even kan zet ik er ook een maatje groter in, een lager rpm is ook minder herrie, maar die ruimte heb je niet. soms wil een weerstandje in serie met de voeding zetten ook helpen, de fan is nogal overberekend.

[Bericht gewijzigd door testman op zaterdag 15 juli 2017 11:10:37 (11%)

Ha markce,

Mijn ervaring met soortgelijke topics: Jammer genoeg zijn er slechts weinigen die (hopelijk zinnige) informatie bijdragen.
Maar dan blijkt dat er toch véél meer CO'ers zijn, dan je daarom zou denken, die met plezier meelezen

edit @ testman:
Die rubbers gebruik ik ook, met succes.
Maar misschien moeten we eerst markce z'n verhaal laten afmaken....

groet, Gertjan

Maar misschien moeten we eerst markce z'n verhaal laten afmaken....

Uiteraard zijn suggesties welkom, maar er komt nog meer, ook metingen.

De fan die ik in mijn Rigol DS2072A aantrof is de GFLON GFA06015H12H type I. Opvallend aan deze fan is de geringe dikte, slechts 15mm. Het frame van de fan is hierdoor niet erg stijf. Het motorhuis is vrij klein, samen met een hoog toerental zorgt dit toch voor een flinke luchtverplaatsing, ten koste van meer geluid.

Het eerste dat opvalt als de fan aangezet wordt is dat het toerental een flinke tijd blijft toenemen, meer en langer dan bij andere fans die ik probeerde. Mechanische spanning op het frame beïnvloedt het toerental. De opgedrukte stroomwaarde 0.16A is optimistisch, hij meet meer dan 0.17A, wel minder dan in de tabel aangegeven. Dat is 2W, niet erg efficiënt dus.
Het geluid van de fan is luid en niet prettig (duidelijk hoorbare hoge tonen). Op den duur gaat dit storen, vooral doordat de scope dichtbij staat ivm de gebruikte kleine fonts.

Dit was de inleiding van mijn ombouw verhaaltje. Samenvattend ben ik op zoek naar een stillere oplossing voor de DS2072A, zonder dat dit de koeling vermindert.
Morgen stel ik de onderzochte alternatieven voor.

Noise van 36dB is heel veel (maar da's te begrijpen omdat 'ie vrij snel draait. Er zijn genoeg veel stillere, als bijv de 612FL van Papst.
Die heeft wel een lagere airflow, maar met maar 28W max. aan warmte moet dat meer als genoeg zijn.

Ik persoonlijk zou wel al die troep aan rastertjes die ervoor zit weghalen. Veroorzaakt extra herrie en belemmert de fan om fatsoenlijk lucht te verplaatsen.
(met al dat spul ervoor haalt 'ie misschien nog maar de helft van de opgegeven airflow en maakt meer herrie). Gewoon netjes eruit en vervangen door een finger guard:

Heb ik destijds bij mijn nieuwe Rebox satontvanger ook gedaan, hoorde je (bijna) niets meer. (12v fans op 5v gezet, en die ontvanger gebruikte zo'n 35W)
Bleef daarna totaal 'cool'...

Als reactie op de voorstellen eerst een opmerking. De fan in de DS2072A zou mogelijk overbemeten zijn. Deze fan koelt niet alleen de voeding, maar ook de IC's die helemaal aan de andere zijde van de PCB bij de scope-ingang zitten. De koelvinnen op die IC's hebben voldoende luchtsnelheid nodig om niet te heet te worden. Kom ik later nog op terug.

Om een koel-fan stil te krijgen zijn er eigenlijk twee methoden om dit aan te pakken: Voorkomen of bestrijden. Het eerste doe je door de luchtsnelheid laag te houden. Liever een grote fan en/of een fan met weinig toeren. Verder een stevig taai frame en een goed gebalanceerd motortje.
De tweede aanpak, geluid en trillingen bestrijden door dempen met bv. rubber en een luchtfilter. In de luchtstroom moet je ook nog zorgen voor weinig luchtwervelingen (aerodynamica).
Het roostertje voor de fan bij de DS2072A is hier niet bepaald ideaal. Het blokkeert een deel van de luchtstroom en zorgt voor extra geruis door luchtwervelingen. Toch hebben diverse mensen die het verwijderd hebben in Rigol apparatuur weinig verbetering gehoord. Het metaal van het rooster zit ook nog flush tegen de buitenkast, zodat een draadrooster geen optie is (geen ruimte). Voorlopig houdt ik het bestaande roostertje, ook al ivm de elektrisch afscherming.

De GFLON fan veroorzaakt zoveel geluid en trillingen dat alleen vervangen als optie overblijft. Bovendien wil ik een type met een gespecificeerde lange levensduur.
Bij de keuze van een vervangende fan had ik graag een stille 80mm gebruikt, omdat in dit type erg veel keus is. Helaas past dit niet in de Rigol, zoals je op de eerdere foto van de fan opening kunt zien. Een fan op een andere plaats is geen optie, omdat hiervoor de voeding verplaatst moet worden. En ik wil deze niet dichter bij de ingang van de scope.
Een beetje flexibiliteit wordt nog geboden, doordat de fan wel nog wat dieper mag zijn, tot max 25mm. Gelukkig, want de keuze in kleine fans is niet erg ruim.
Het wordt dus een aanzienlijk stillere 60mm fan met een luchtverplaatsing vergelijkbaar met de GFLON. Na wat onderzoek naar spec van 60mm PC-fans en wat reviews van het net heb ik een tweetal alternatieven voor de fan geselecteerd. De Noctua en de Noiseblocker. Op basis van de geluidsspec en het uitgebreide rubberpakket heb ik voor de Noiseblocker PR-2 als vervanger gekozen. Op de overige spec's ontloopt de Noctua deze echter niet veel.

De Rigol-kast is voorbewerkt voor de bekende 4mm verzonken fan-schroef montage (zie foto fan-opening aan begin). Het rubberpakket van de NoiseBlocker laat slecht 3mm schroeven toe. Ik heb verzonken pasringetjes moeten maken voor de schroeven voor montage van de fan.

Dit was mijn modificatie een half jaar terug. Het werd inderdaad een stuk stiller, maar er kwam ook minder lucht uit de fan.
Even wat strepen op het scherm, maar na recalibratie was dat weg.
Er bleef toch wat nazeuren. Het is ook allemaal nogal subjectief. Minder geluid, minder lucht. Wordt vervolgd.

Fan omdraaien ook al geprobeerd?
Zo te zien blaast 'ie nu naar buiten; andersom heb je minder last van die (luchtstroomonvriendelijke) rasters (verder maakt het toch geen verschil)

Fan omdraaien ook al geprobeerd?

@Arco
Die ken ik niet. Kun je dat uitleggen?

[Bericht gewijzigd door markce op zondag 16 juli 2017 21:29:22 (34%)

Uit ervaring. Als de uitgang geblokkerd is gaat het toerental omhoog en daalt de luchtstroom aanzienlijk. Andersom is dat minder.
(aangenomen dat de andere kant binnenin ook niet is 'volgebouwd' met omstakels heel dicht bij de fan)

Je bedoelt dat als de uitgang van de fan is geblokkeerd, dan daalt de luchtstroom meer dan wanneer de ingang van de fan hetzelfde is geblokeerd?

Meestal wel. De effectiviteit hangt ook af van de vorm van de fanbladen. Vaak kun je 'm ook niet omkeren, omdat de bladen dan aanlopen.

Leuk, ik kan nog wel checken of dat met de Noiseblocker BSP60 PR-2 speelde.

En toen kwam de warmte. Tot 27°C vorige maand in mijn hok. De Noiseblocker werd hoorbaar, niet zo luid als de GFLON, maar geen muziek. En was de koeling nog wel voldoende bij deze warmte? Wat is nog te verbeteren? De internet suggesties zij op, Dit vroeg om een wat grondiger aanpak.
Het rooster voor de fan valt op. De fan word door de blokkering van de luchtstroom belast en loopt dus niet op max toeren. De luchtstroom neemt af bij belasting, zoals je kunt zien in het grafiekje van de GFLON (zie vorige posts) en dat is hier zeker niet lineair. Hoe zit dat met de Noiseblocker?
Tot nu was de modificatie “gewoon proberen”. Om een beter inzicht in de verschillen te krijgen wil ik de fans beter kunnen vergelijken. Bij voorkeur bij een realistische belasting. Ik wil ook het andere alternatief, de Noctua meenemen. De vergelijking wil ik buiten de scope doen, ik blijf deze niet verbouwen met telkens een andere fan.

Het plan is dus om de luchtstroom van de fans te vergelijken met de GFLON onder vergelijkbare belasting als in de DS2072A.

De luchtstroom uit de fan wordt bij de uitstroomopening gehinderd door de gaatjes in de kunststof kast en het rooster in de metalen binnenkast. Met de maten op de foto’s hieronder is de luchtdoorlating te berekenen. Deze is 60% voor het gaatjespatroon en 70% voor het rooster, totaal dus 40% omdat beide op elkaar liggen. Dit resulteert in een netto opening van 800mm2. Op vergelijkbare manier is de inlaatopening berekend, 2200mm2, bijna 3 maal zo groot. De inlaatopening vormt dus geen significante beperking voor de luchtstroom.
De fan wordt wel nog belast door gedeeltelijke afscherming met de voedingbehuizing en luchtstroomwrijving langs de voeding en de componenten op de PCB.
Als gesimuleerde belasting voor de fans ga ik een luchtstroomweerstand op maat gebruiken. Deze bestaat uit een kunstsof rooster met 40% opening met dezelfde maat van de fans, nl. 60mm doorsnede.
Met de opmerking, dat door de genoemde extra belasting van de luchtstroom door oa de voedingsmodule in de scope, deze eigenlijk nog wat kleiner moet zijn , 30% bv., ga ik hierna meten.

De doorgelaten luchtstroom zal inderdaad niet lineair zijn.
Die slecht ontworpen rasters hebben allemaal platte zijden, waardoor ook nog wervelingen ontstaan van lucht die daar tegenaan botst.
Die lucht buigt af en probeert terug te gaan, of hindert de lucht die wel netjes voor een gaatje zit...

Ik vraag me af waarom bijna altijd die fanrasters van een bedroevend ontwerp zijn, je mag blij zijn als er nog een kwart lucht doorheen komt.
Je hoeft geen aerodynamica expert te zijn om wat veel beters te verzinnen. (maar ja, die zeskante gaatjes staan wel trendy, en dat verkoopt... )
(vaak zitten die rasters ook nog veel te dicht tegen de fan aan, wat de zaak nog slechter laat functioneren.)

Er spelen nogal wat dingen bij die roosters. Die metalen uitsparingen zijn gewoon goedkoop in fabricage en zorgen dat de afscherming (EMC) wat behouden blijft. Verder veiligheid, je mag maar beperkt gaatjes in een kast hebben, dit om aanraking met spanningsvoerende delen te voorkomen. Daarom is weghalen van het kunststof rooster geen goed idee (wat wel veel scheelt in luchtstroom).
Het net pas ontwerpen van de plastic kast over de metalen binnenkast zorgt ervoor dat ze met slecht 4 schroeven toekunnen, met toch een stevige kast als resultaat.

We zijn een beetje verwend met stille PC's, en leggen de lat hoger. In industrieomgeving is wat geluid meestal geen probleem. En sommige CRT scope's maken nog veel meer geluid. Ik heb (4fun) een Tektronix fan meegemeten, dat scheelt nogal.

edit: zeker niet alle CRT scopes maken lawaai.

Mijn CRT en LCD scopes zijn stil.
De grootste lawaai bron is een vrij nieuwe Agilent voeding.

@rbeckers
Toegegeven, het is te algemeen gesteld. Mijn fan komt uit een vroege Tek 22xx serie. Ik heb de fan vervangen door een Papst 612, die vergelijkbaar is met de fan die Tek zelf in latere series zette. Van de 24xx's heb ik ook gehoord dat fans gewisseld worden.

[Bericht gewijzigd door markce op dinsdag 18 juli 2017 22:28:08 (27%)

Arco:

Fan omdraaien ook al geprobeerd?
Zo te zien blaast 'ie nu naar buiten; andersom heb je minder last van die (luchtstroomonvriendelijke) rasters (verder maakt het toch geen verschil)

Voor de Noiseblocker maakt het blijkbaar niet uit of de belasting aan de lucht-ingang of de uitblaas opening zit. Ik meet dezelfde waarde voor de luchtstroom, met een paar procent verschil (binnen de meetonnauwkeurigheid).

Toen ik zelf nog een Rigol scope had, irriteerde het fangeluid me ook. Ik heb toen een geluidsdemper gebouwd uit een plastic doosje, met daarin geluidsdempend materiaal. Heb er helaas geen foto meer van, maar de warme lucht van de fanuitgang kwam in het doosje terecht en werd in een L-vorm naar achter geleid. Het L-vormig kanaal was relatief breed, maar wel bekleed met geluidsdempend materiaal. Scheelde naar mijn gevoel toch zeker 6dB, het geluid werd ook minder tonaal en daardoor minder storend. De geductapede constructie zag er niet uit, maar het werkte dus wel

Fan guards verwijderen heb ik ook al bij veel apparatuur gedaan, minder turbulentie en meer airflow. Maar je knipt tegelijk een stuk EMI protection weg, beter niet doen op meetapparatuur! Vervangen door een mooie fan guard kan wel, maar zorg er dan wel voor dat de fan guard op de 4 schroefgaten een degelijke elektrische verbinding heeft met de behuizing.

Fan omdraaien: heeft alleen zin als de zuigkant op een minder turbulente plek uitkomt. Bij de Rigol komt de zuigkant dan tegen de fanguard, dat gaat niet beter worden.

Bij vergelijking van alternatieven voor de GFLON fan is de luchtstroom belangrijk. Deze kan ik meten met een anemometer. De meter heeft een lichtlopende propeller, die gebruikt wordt om gebaseerd op het toerental luchtsnelheid te meten. Met het oppervlak van de luchtdoorgang berekend de meter de luchtstroom, het verplaatste luchtvolume per tijdseenheid. Ik gebruik CFM als eenheid (vierkante voet per minuut).
Met een testopstelling bestaande uit een van de roosters als kunstbelastingen met de fan gemonteerd op de meter zijn een aantal metingen uitgevoerd.
Het resultaat staat in de tabel hieronder. Het eerste dat opvalt is hoeveel de luchtstroom bij belasting lager is dan in vrijloop, meer dan 20%. De Noctua fan geeft dan nog tussen 20 en 25% minder output dan de GFLON. Het verschil is verhoudingsgewijs wel constant bij verschillende blelasting. Hoewel de Noiseblocker bij belasting met een 40% open roostertje nog wel beter is dan de Noctua, neemt deze bij toenemende belasting veel sneller af. Aangezien de werkelijke belasting van de fan in de DS2072A groter is dan met een 40%-rooster, eerder als met een 30% rooster, is de Noctua fan op basis van de luchtstroom een betere keus.
De vraag is wel nog of het 22% verschil met de GFLON significant is. Maar aangezien de vorige generatie Rigol (DS1052) ook dezelfde fan had, is er mogelijk nog wel wat marge. Temperatuur moet na uitwisseling van de fan echter wel gecheckt worden.

[attachment=3]

[Bericht gewijzigd door markce op donderdag 20 juli 2017 22:36:15 (17%)